СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ КИРЕНСКОЙ ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общая часть 10
1.1 Климатические условия 10
1.2 Гидрологические и геологические условия 10
1.3 Сейсмические условия 10
2 Водно - энергетические расчеты и выбор установленной мощности 11
2.1 Исходные данные 11
2.2 Гидрологические расчеты 13
2.2.1 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 13
2.3 Энергетические системы водно - энергетических расчетов 14
2.3.1 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 14
2.3.2 Построение ИКН 16
2.3.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок 16
2.4 Водно - энергетические расчеты 17
2.4.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 17
2.4.2 Баланс энергии 18
2.4.3 Водно - энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном
году 19
2.4.4 Определение установленной мощности и планирование
капитальных ремонтов проектируемой ГЭС 19
2.4.5 Водно - энергетический расчет сработки и наполнения
водохранилища в средневодном году и определение среднемноголетней выработки 20
3 Выбор основного энергетического оборудования 22
3.1 Режимное поле 22
3.2 Выбор гидротурбины 22
3.3 Выбор отметки установки рабочего колеса 26
3.4 Выбор типа гидрогенератора 27
3.5 Расчет подшипника и вала на прочность 27
3.5.1 Расчет вала на прочность 27
3.5.2 Расчет подшипника на прочность 27
3.6 Выбор МНУ и ЭГР 29
3.7 Выбор геометрических размеров машинного зала 29
4 Электрическая часть 30
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 30
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 30
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 30
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов 31
4.2.2.1 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночными
блоками 31
4.2.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с
объединенными блоками 32
4.2.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с
укрупненными блоками 33
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 33
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линии распределительного
устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий... 33
4.4 Выбор схемы ГЭС на основании технико - экономического расчета 35
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 36
4.6 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin3 37
4.6.1 Расчет исходных данных 37
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс RastrWin3... 38
4.7 Выбор и проверка электрических аппаратов в главной схеме 39
4.7.1 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режимов . 39
4.7.2 Выбор выключателей и разъединителей 220кВ 40
4.7.3 Выбор трансформаторов напряжения и тока 42
4.7.4 Выбор ОПН 43
4.7.5 Выбор дизель - генераторной установки 43
4.8 Выбор и проверка коммутационных аппаратов на генераторном
напряжении 43
5 Релейная защита и автоматика 45
5.1 Перечень защит основного оборудования 45
5.2 Параметры защищаемого оборудования 46
5.3 Расчет номинальных токов 47
5.4 Описание защит и расчет их уставок 48
5.4.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 48
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN
(UO)) 50
5.4.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 53
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 54
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 58
5.4.6 Дистанционная защита генератора (Z1<), (Z2<) 59
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 62
5.5 Выбор комплекса защит блока генератор - трансформатор 64
6 Компоновка гидроузла 65
6.1 Определение класса и отметки гребня плотины 65
6.1.1 Определение класса гидротехнического сооружения 65
6.1.2 Определение отметки гребня плотины 65
6.2 Гидравлический расчет бетонной водосливной плотины 67
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 67
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 68
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 71
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 72
6.2.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 72
6.2.6 Сопряжение бьефов свободной отброшенной струей 73
6.3 Конструирование бетонной плотины 76
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 76
6.3.2 Разрезка плотины швами 78
6.3.3 Быки 78
6.3.4 Устои 78
6.3.5 Дренаж тела бетонной плотины 79
6.3.6 Галереи в теле плотины 79
6.3.7 Элементы подземного контура плотины 79
6.3.7.1 Цементационная завеса 79
6.3.7.2 Дренаж 80
6.4 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 81
6.4.1 Определение основных нагрузок на плотину 81
6.4.1.1 Вес сооружения 81
6.4.1.2 Сила гидростатического давления воды 82
6.4.1.3 Равнодействующая взвешивающего давления 82
6.4.1.4 Волновое воздействие 82
6.4.1.5 Фильтрационные расчеты 83
6.4.1.6 Давление грунта 84
6.4.2 Расчет прочности плотины 84
6.4.3 Критерии прочности плотины 87
6.4.4 Расчет устойчивости плотины 88
7 Охрана труда, техника безопасности, пожарная безопасность 89
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 89
7.2 Охрана труда 89
7.3 Пожарная безопасность 92
7.4 Охрана природы 94
7.4.1 Общие положения 94
8 Оценка объемов реализации энергии и расходов 96
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 96
8.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 96
8.3 Налоговые расходы 98
8.4 Оценка суммы прибыли 99
8.5 Оценка инвестиционного проекта 100
8.6 Методология, исходные данные 100
8.7 Коммерческая эффективность 101
8.8 Бюджетная эффективность 101
8.9 Анализ чувствительности 102
9 АСУТП ГЭС. Требования к системе, структура, современные технические
средства и SCADA системы 104
9.1 Назначение АСУТП ГЭС 104
9.2 Требования, предъявляемые к АСУТП 104
9.2.1 Требования к АСУТП в целом 104
9.2.2 Требования к надежности предъявляемые к АСУТП 105
9.2.3 Основные требования безопасности 105
9.2.4 Технические требования 106
9.3 Выбор АСУТП проектируемой ГЭС 107
9.3.1 Анализ представленных на рынке ТС АСУТП 107
9.3.2 Выбор структуры АСУТП для проектируемой ГЭС 109
9.3.2.1 Выбор SCADA системы 111
9.4 Описание структурной схемы АСУТП Киренской ГЭС 114
9.4.1 Описание работы АСУТП Киренской ГЭС 115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 118
Приложения
Гидроэнергетика - одна из важнейших отраслей промышленности в нашей стране.
Гидроэнергетические ресурсы — возобновляемый источник энергии, связанный с круговоротом воды в природе. Это наиболее экологически чистый источник энергии из промышленно доступных, не создающий эмиссии углекислого газа и вредных веществ в атмосферу.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия турбин гидростанций достигает 95%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
Себестоимость электроэнергии произведенной на ГЭС, не зависит от колебаний цен на традиционное топливо: уголь, газ, мазут, уран. В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Они способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту электрического тока в энергосистеме.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти оптимальные проектные решения.В данной дипломной работе спроектирована гидроэлектростанция с наиболее подходящими оборудованием, сооружениями, их компоновкой.
На начальном этапе проектирования, используя исходные данные, были произведены водно - энергетические расчеты, в результате которых получена установленная мощность Киренской ГЭС - 571 МВт, а также зона ее работы на суточных графиках нагрузки. Также при расчете регулирования стока были определены:
- отметка УМО - 296,67 м (при заданной отметке НПУ - 320 м);
- полезный объем водохранилища - 11,0 км3 (при заданном полном объеме - 32,74 км3);
- среднемноголетняя выработка электроэнергии Киренской ГЭС равна 3,04 млрд. кВ'гч.
При выборе основного гидросилового оборудования рассматривались два варианта турбин: РО-75-В, ПЛД90-В60. В результате расчета была выбрана РО75-В-600 диаметром 6,00 м, работающая при напорах: максимальный -70,5 м.; расчетный - 65,4 м.; минимальный - 46,7 м.
Для принятой турбины с синхронной частотой вращения 125 об/мин был подобран синхронный вертикальный гидрогенератор СВ-1130/250-48, номинальной активной мощностью 200 МВт и полной мощностью S=235 МВА. Номинальное напряжение генератора иг=15,75кВ.
Структурная электрическая схема ГЭС представлена единичными блоками и распределительном устройством высокого напряжения с двумя рабочими системами шин - ОРУ-220 кВ.
По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ-250000/220-У1, трансформаторы собственных нужд ТСЗ - 6300/15,75. Генераторный комплекс фирмы «AlstomGrid» FKG1F.
Вся генерируемая на станции мощность передается по 5 отходящим ЛЭП 220 кВ, длиной 20 км.
Был произведён расчёт токов КЗ характерных точек. Результаты расчета, использовали для определения уставки основных защит гидроагрегата.
Далее были спроектированы основные сооружения гидроузла. Киренской ГЭС. Напорный фронт представлен бетонными сооружениями: станционной частью и водосливной плотиной, а также бетонными левобережной глухой плотиной и правобережной глухой плотиной
Максимальная высота сооружений 77,2 м (ширина подошвы 55,1м., ширина по гребню 19,2 м.). Сопряжение бьефов осуществляется посредством отброса струи. Для снижения противодавления устроены цементационная завеса глубиной 35,15 м и дренажные скважины глубиной 17,58 м.
В ходе проектирования водосливная бетонная плотина была проверена на прочность и устойчивость. Растягивающие напряжения отсутствуют, а возникающие сжимающие напряжения не превосходят предельно допустимые. Для основного сочетания нагрузок плотина устойчива на сдвиг по основанию с коэффициентом надежности 1,252, что допустимо для I класса сооружений. Таким образом, плотина удовлетворяет условиям прочности и устойчивости.
По технико - экономическим расчетам получены следующие показатели:
- чистый приведенный доход 19196 млн. руб.;
- период окупаемости станции 71 месяц с начала строительства;
- себестоимость вырабатываемой электроэнергии - 0,2 руб/кВт-ч. Строительство Киренской ГЭС позволит:
-снизить имеющийся дефицит мощности в энергосистеме;
-увеличить вытеснение мощностей тепловых станций;
-создать благоприятные условия для развития экономики.
Таким образом, строительство Киренской ГЭС является инвестиционно - привлекательным и актуальным для региона.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
